Jako „lehký obvodový plášť“ můžeme označit svislou část obálky budovy, která se vyznačuje nízkou měrnou hmotností do přibližně100 kg/m2. Z hlediska terminologického a podle zavedených pravidel se za lehké obvodové pláště považují prefabrikované prosklené fasádní pláště především z hliníkových profilů s přerušením tepelného mostu.
Historie těchto fasádních konstrukcí se začala psát v padesátých letech minulého století v USA (jednou z prvních realizací byla budova OSN v New Yorku) a od šedesátých let se začaly první hliníkové systémy objevovat v západní Evropě. V ČSSR byla první realizace lehkého obvodového pláště provedena italskou společností FEAL na budově Chemapolu v Praze-Vršovicích v letech 1966–1970, která byla následována dalšími budovami především tehdejších podniků zahraničního obchodu Motokov, Strojimport a dalšími.
Nespornými výhodami těchto fasádních plášťů jsou jejich nízká hmotnost, která odlehčuje samotný skelet budovy, rychlá montáž bez nutnosti obvodového lešení a použití velkoformátových skleněných výplní. V prvních systémech se používaly hliníkové profily bez přerušení tepelného mostu a také skleněné výplně byly zpočátku jen jednoduchá skla a až následně se začala uplatňovat první dvojskla. Postupem doby se objevily systémy s přerušením tepelného mostu, kdy dva hliníkové profily (vnější a vnitřní) byly spojeny plastovým profilem, který měl výrazně nižší tepelnou vodivost.
Vývoj zvláště v devadesátých letech přinesl stále sofistikovanější izolované profilové systémy a také v izolačních sklech se technologie posunuly, takže se součinitel prostupu tepla skleněné výplně Ug = 1,8 W/m2K postupně dostal až k hodnotě 0,5 W/m2K současných trojskel. Významné zlepšení tepelněizolačních vlastností lehkých obvodových plášťů bylo motivováno snahou snižovat nároky na energie pro vytápění budov. Zároveň se zásadně zlepšovala selektivita povlaků izolačních skel, tedy poměr mezi prostupem požadovaného viditelného záření (denního světla) a nežádoucího tepelného IR záření (solární zisky).
Aktivní sklo
Možnost, jak skloubit požadavky architektury, maximální transparentnosti a průniku denního světla do místností s požadavky na co nejnižší tepelné ztráty a solární zisky, nabízí technologie elektrochromických skel. Tato skla jsou svrstvena s elektricky ovládanou mezivrstvou, která mění v závislosti na napětí svou propustnost světla, a tedy i sluneční energie. Tato skla mohou být kompletována do izolačních dvoj- a trojskel, a zachovají si tak standardní součinitel prostupu tepla, avšak aktivně a bez mechanických prvků a nezávisle na větrném zatížení mění zastínění interiéru buď automaticky podle intenzity oslunění, nebo samozřejmě podle individuálních potřeb uživatele. Protože se jedná o poměrně novou technologii pro fasádní skla, nabízejí ji pouze dva výrobní závody na světě (v Japonsku a v USA) a použití je limitováno technickými omezeními (dostupné rozměry, pouze ortogonální tvary a nejlépe sjednocené rozměry tabulí). Doufejme, že nesporné výhody takového systému v budoucnu tuto technologii logisticky a cenově zpřístupní pro širší uplatnění.
Pasivní ochrana
Pasivní způsoby úspory energie jsou v podstatě dva. Jde o snížení součinitele prostupu tepla Ucw [W/m2K], který je limitován při velké ploše prosklení fasády především izolační schopností skla. Další způsob spočívá v omezení tepelných zisků v letním období a tím snížení nákladů na chlazení. Nutno zmínit, že především pro bohatě prosklené kancelářské budovy jsou solární zisky komplikací i v zimním období, kdy dochází krátkodobě k přehřátí interiéru a není výjimkou, že v roční bilanci je vyšší spotřeba energie nutná pro chlazení.
Omezit solární zisky prosklenými plochami lze realizovat vhodným architektonickým provedením fasádního pláště, například takovým tvarovým provedením, které vytvoří zastínění prosklených ploch proti přímému oslunění, respektive omezí přímé oslunění jen na krátký časový úsek.
Řízené větrání
Dalším způsobem, jak omezit provozní energie na chlazení v letním období, je využití přirozeného větrání vnitřních prostorů okny nebo větracími klapkami, které jsou motoricky ovládány a řízeny centrálním systémem tak, aby během noci vyvětraly a vychladily vnitřní prostory a v provozní době zajistily efektivní provětrávání propojené s případným chlazením nebo rekuperací pro zimní období.
Na rozdíl od bytových domů je u kancelářských budov jakékoliv manuální ovládání otevíravých oken podle vůle uživatelů kontraproduktivní, protože libovolné otevření okna pro pocit větrání je v topné sezoně zbytečnou ztrátou tepelné energie a v letním období naruší centrálně řízený systém větrání a chlazení, a přesto nemusí zajistit požadované vyvětrání. Proto je vhodné větrací prvky ovládat motoricky v kooperaci s ostatními systémy ventilace.
Aktivní stínění
Nejjednodušším, nejdéle používaným systémem aktivního způsobu snížení provozních energetických nároků je vnější stínění prosklených ploch elektricky ovládanými žaluziemi nebo roletami. Tyto stínicí systémy lze jednoduše napojit na centrální řídicí systém a ovládat podle potřeby automaticky. Nevýhodou těchto systémů je jejich citlivost na meteorologické podmínky – rychlost větru a námraza, a proto zvláště u výškových budov jsou z tohoto důvodu velmi málo efektivní. Tyto systémy vnějšího zastínění je nutné navrhovat vždy po podrobné analýze zatížení větrem dané budovy a vždy musí být napojeny na snímače rychlosti větru, které jsou nadřazeny manuálnímu ovládání.
Způsob, jak ochránit stínění proti účinkům větru, a přesto je umístit před izolační sklo, aby se teplo ze slunečního záření nedostalo do interiéru, je také již dlouho vyřešen. Jsou jím dvojité fasády, kdy je v lehkém obvodovém plášti vytvořena dutina mezi vnitřním tepelněizolačním sklem a vnějším jednoduchým sklem. V této dutině jsou umístěny elektricky ovládané stínicí prvky. Obvykle je nutné všechny vnitřní průhledné plochy řešit jako otevíravá okna určená pro údržbu prosklených ploch v dutině a servis stínění. Tím se ale celý systém významně prodražuje. Je tedy vždy nutné porovnat náklady na realizaci takového fasádního pláště s ekonomickými úsporami na provoz budovy.
Efektivitu dvojité fasády je možné zvýšit napojením systému ventilace na dutinu a v zimním období využívat předehřátý vzduch z dutiny na větrání interiéru a v letním období provětrávat dutinu tak, aby se snížil tepelný příkon fasádního pláště. Takové řešení fasádního pláště vyžaduje velmi důslednou koordinaci projektu budovy, protože propojuje jinak oddělené profese: fasádního dodavatele a dodavatele TZB (větrání). Právě důsledná provázanost profesí již ve fázi projektování vyžaduje komplexní přístup ze strany hlavního projektanta.
Ideálním řešením, jak efektivně a bezpečně zajistit flexibilní stínění, je použití meziskelních žaluzií, které jsou umístěny do dutiny izolačního dvojskla nebo trojskla. Takové sklo si zachovává své tepelněizolační vlastnosti a zároveň umožňuje regulovat prostup sluneční energie a světla. Ovládání je možné manuálně magnetickou spojkou přes sklo (což je vhodné především pro individuální výstavbu) nebo elektromotoricky, kdy je možné každé sklo napojit na centrální systém a regulovat tepelné zisky budovy během dne.
Nespornou výhodou je absolutní ochrana žaluzií proti klimatickým vlivům, poškození při údržbě a znečištění. Systém je funkční bez ohledu na rychlost větru. Jemné lamely integrované žaluzie navíc minimálně narušují pohled do exteriéru na rozdíl od masivnějších vnějších žaluzií.
Tím, že jsou meziskelní žaluzie integrované do izolačního skla, odpadá nutnost masivních vnějších krytů pohonu, které neumožňují realizovat hladké lehké obvodové pláště.
Fotovoltaické prvky
Díky masivnímu rozvoji fotovoltaických panelů, používaných nejen v FVE parcích, ale i na střechách od komerčních budov po rodinné domy, nacházejí tyto zdroje uplatnění i ve fasádních pláštích. Prakticky jsou možné dva způsoby instalace. Jako exteriérové stínicí skleněné lamely s fotovoltaickými prvky, které plní funkci pasivního stínění a zároveň produkují elektrickou energii. Nebo mohou být integrovány přímo do výplní fasádního pláště v neprůhledných panelech, ale i v průhledných plochách, kde aplikované FV krystaly zajistí částečné zastínění.
Velmi malé uplatnění takových řešení na fasádách domů je dáno nízkou efektivitou takto umístěných panelů, které účinností nemohou konkurovat jednoduchým stavebnicovým panelům osazovaným na střechy do optimální polohy vůči převažujícímu slunečnímu svitu.
Nejlevnější energie je taková, která se nespotřebuje. Každý sofistikovaný systém aktivního stínění, úpravy prostředí nebo produkce obnovitelné energie vždy zvýší prvotní náklady na provedení fasádního pláště, a proto se musí vždy posuzovat efektivní návratnost se započítáním servisních nákladů a předpokládané životnosti aktivních prvků.
ROMAN ŠNAJDR
Ing. Roman Šnajdr (* 1967)
– absolvoval Strojní fakultu ČVUT. Profesní dráhu spojil s výrobci prosklených fasádních konstrukcí. Od roku 1996 pracuje u společnosti Sipral, nyní na pozici technického konzultanta. S Českou komorou lehkých obvodových plášťů (ČKLOP) úzce spolupracuje od jejího založení, je předsedou Technické komise ČKLOP. Je autorem nebo spoluautorem technických norem na zabudování oken a lehkých obvodových plášťů do stavby. Nově zpracoval českou technickou normu na ochranná zábradlí ČSN 74 3305.
Publikováno v časopise Materiály pro stavbu 4/2024
